WikiSort.ru - Не сортированное

Изото́пы углеро́да — разновидности атомов (и ядер) химического элемента углерода, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. Углерод имеет два стабильных изотопа — ¹²C и ¹³C. Содержание этих изотопов в природном углероде равно соответственно 98,93 % и 1,07 %. Известны также 13 радиоактивных изотопов углерода (от ⁸C до ²²C), из которых один — ¹⁴C — встречается в природе (его содержание в атмосферном углероде около 10⁻¹²). Углерод — лёгкий элемент, и его изотопы значительно различаются по массе, а значит и по физическим свойствам, поэтому во многих природных процессах происходит их разделение (фракционирование).

Таблица изотопов углерода

Изотоп ¹⁴C

Помимо стабильных изотопов углерода в природе встречается изотоп ¹⁴C. Он образуется при облучении ¹⁴N нейтронами по следующей реакции:

${\displaystyle \mathrm {{}_{7}^{14}N} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} \rightarrow \mathrm {{}_{6}^{14}C} +\mathrm {{}_{1}^{1}H} .}$

Кроме азотной реакции, ¹⁴C может образовываться при нейтронном облучении изотопа кислорода ¹⁷O по реакции 17
8O + n → 14
6C + α, однако в атмосфере содержание ¹⁷O крайне мало и этот путь образования ¹⁴C учитывается только в ядерных технологиях.

В природе ¹⁴C образуется в атмосфере из атмосферного азота под действием космического излучения. С небольшой скоростью углерод-14 образуется и в земной коре.

Равновесное содержание ¹⁴C в земной атмосфере и биосфере по отношению к стабильному углероду составляет ~10⁻¹².

С началом ядерной эры образование ¹⁴C при ядерных взрывах стало одним из значимых факторов радиационного загрязнения^[1], поскольку углерод участвует в обмене веществ живого организма и может накапливаться в нем.

Стандарты изотопного состава углерода

Для описания изотопного состава углерода применяется стандарт PDB, название которого происходит от белемнитов из формации Peedee в Южной Каролине (США). Эти белемниты были выбраны в качестве стандарта по причине очень однородного изотопного состава.

Фракционирование изотопов углерода в природе

В природе разделение изотопов углерода интенсивно происходит при относительно низких температурах. Растения при фотосинтезе избирательно поглощают лёгкий изотоп углерода. Степень фракционирования зависит от биохимического механизма связывания углерода. Большинство растений интенсивно накапливают ¹²C, и относительное содержание этого изотопа в их составе на 15—25 ‰ выше, чем в атмосфере. В то же время злаковые растения, наиболее распространённые в степных ландшафтах, слабо обогащены ¹²C и отклоняются от состава атмосферы лишь на 3—8 ‰

Фракционирование изотопов углерода происходит при растворении CO₂ в воде и его испарении, кристаллизации и т. п.

Большое число научных работ посвящено изотопному составу углерода алмазов.

Примечания

Ссылки

• CARBON-14 SYSTEMATICS
• Overview of Stable Isotope Research